单片集成的高速直调分布反馈激光器阵列

发布时间：2024-09-18 09:45

　　光纤通信技术的更新迭代,直接促进了半导体光电子学的发展。高性能、低成本的半导体光电子器件是下一代光纤通信的关键。本论文的主要研究对象是用于以太网络中单片集成的高速直调半导体激光器阵列芯片,并致力于解决数据中心、网络运营商和其他流量密集型的高性能计算机环境中高速增长的网络需求。研制了应用于100G以太网通信系统的1.3μm波段的直调分布反馈激光器阵列芯片,包括高速直调激光器、有源无源过渡结构和光合波器件,完成了相关器件的理论分析、实验制作和性能测试。其主要工作包括:对激光器的高速特性进行了理论分析,通过对激光器高速调制小信号模型理论的推导,得到了激光器本征带宽与激光器参数之间的内在联系,讨论了激光器的结构参数对高速调制的影响,提出了高速调制的优化方向。建立了基于时域行波理论的分布反馈激光器理论模型,利用该模型可以获得激光器的性能参数、激光器腔体的反射谱和归一化的光谱,以及激光器的动态特性。提出了一种新型的两段式有源反射的分布反馈(Active distributed reflectordistributed feedback,ADR-DFB)激光器方案,该方案将一个有源反射区集成在普通的分...

【文章页数】：154 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-11(a)偏置量子阱,(b)量子阱混杂,(c)对接再生长,(d)选择区域生长,(e)垂直双波导结构

集成光芯片的实现,通常需要多种外延结构,实现对器件性能的最优化。激光器有源区需要对量子阱的结构和厚度进行优化,比如高速调制激光器需要高的增益系数,放大器需要低的光场限制因子,而光合波器件则需要好的光场限制、小的波导损耗。激光器部分采用了有源量子阱的芯层结构,由于有源波导会对激光器....

图1-12量子阱混杂技术的制作示意图

一种是偏置量子阱结构,在激光器有源区量子阱下面预先放置无源芯层,偏置量子阱的结构如图1-11(a)所示。激光器有源区与无源波导之间间隔很小,有源无源对接的位置可以实现光场直接过渡。该方案只需要去掉无源部分的量子阱后,整个外延片上直接生长InP的上盖层,不需要再生长无源波导层,工艺....

图1-13对接再生长结构的制作工艺步骤

采用对接再生长技术实现有源无源的集成,制作步骤如图1-13所示。完成量子阱生长后的外延片上,光刻制作掩膜去除无源部分的量子阱芯层,采用金属气相沉积(Metalorganicchemicalvapordeposition,MOCVD)在量子阱芯层的同一高度生长无源波导芯层,....

图1-14(a)减少反射的切角型MMI示意图,(b)采用MMI实现合波的激光器阵列[95]

多模干涉耦合器(Multi-modeinterferometer,MMI)是基于自成像原理[92],由于其对波长不敏感的特性,适合于激光器阵列的合波输出,制作工艺比较简单,制作时容差比较大。但是MMI合波激光器阵列会造成比较大的插入损耗,输出功率较低,并且MMI的通道数越高,插....

本文编号：4005952